Aplikasi Perbaikan Citra Digital Dalam Pengolahan Citra Dengan Menggunakan Meotde Smoothing Filter Dan Metode Sharpening Filter

Transkripsi

1 Aplikasi Perbaikan Citra Digital Dalam Pengolahan Citra Dengan Menggunakan Meotde Smoothing Filter Dan Metode Sharpening Filter Tayja 1, Ummul 2, Yuyun 3 1,2 Jurusan Teknik Informatika Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan Jl. HM Jhoni N0 70 Medan, Indonesia 1 tayja@gmail.com ABSTRAK Pengolahan citra memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari, tapi sering tidak disadari akan pentingnya informasi yang ditampilkan dalam suatu pengolahan citra tersebut. Dalam peningkatan kualitas citra (image enhancement) bertujuan menghasilkan citra dengan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan citras emula. Metode smoothing filters yang digunakan untuk pengaburan (blurring), biasanya digunakan pada tahap awal pengolahan citra (preprocessing). Filtering sharpen adalah penajaman (sharpening) citra untuk menyoroti detail yang lebih baik dari citra serta memperbaiki detail yang kabur karena error atau efek alami saat pengambilan citra. Kata Kunci : Pengolahan Citra, Informasi, Metode Smoothing, Sharpening Filter. 1. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi yang semakin berkembang pesatnya mendorong masyarakat untuk terus menciptakan suatu terobosan baru disegala bidang disiplin ilmu pengetahuan. Pengunaan sistem baru yang lebih praktis dan cepat pelayanannya serta dapat memberitahukan kenyamanan bagi penguna adalah suatu tren tersendiri dizaman yang demikian modern. Ketika sebuah citra ditangkap oleh kamera, seringkali tidak dapat langsung digunakan sebagaimana diinginkan karena kualitasnya belum memenuhi standar kebutuhan pengolahan. Misalnya saja citra disertai oleh variasi intensitas yang kurang seragam akibat pencahayaan yang tidak merata, atau lemah dalam hal kontras sehingga objek sulit untuk dipisahkan dari latar belakangnya karena terlalu banyak gangguan dalam citra. Secara umum dapat dikatakan bahwa citra yang demikian kualitasnya masih rendah, baik oleh karena adanya gangguan dalam citra maupun oleh sebab lainnya. Adakalanya citra yang diperoleh dengan cara melukis pada media komputer atau diperoleh dari peralatan kamera digital lainnya terlihat kasar. Noise merupakan gangguan yang disebabkan oleh menyimpangnya data digital yang diterima oleh alat penerima data gambar yang mana dapat mengganggu kualitas citra. Derau dapat disebabkan oleh gangguan fisis (optik) pada alat penangkap citra misalnya kotoran debu yang menempel pada lensa foto maupun akibat proses pengolahan yang tidak sesuai. Gangguan pada citra umumnya berupa variasi intensitas suatu pixel yang tidak berkorelasi dengan pixel-pixel tetangganya. Secara visual, gangguan mudah dilihat oleh mata karena tampak berbeda dengan pixel tetangganya. Pengolahan citra adalah pemrosesan citra, khususnya dengan menggunakan komputer, menjadi citra yang kualitasnya lebih baik. Agar citra yang mengalami gangguan mudah diinterpretasi (baik oleh manusia maupun mesin), maka citra tersebut perlu dimanipulasi menjadi citra lain yang kualitasnya lebih baik. Lalu dengan operasi pengolahan citra kontrasnya diperbaiki sehingga menjadi lebih terang dan tajam. Setiap pixel citra output tergantung dari nilai pixel citra input pada posisi yang sama. Metode smoothing filter yang digunakan untuk pengaburan (blurring),

2 biasanya digunakan pada tahap awal pengolahan citra (preprocessing), seperti menghapus detail kecil dari sebuah arah digital yang objeknya berukuran besar dan menjembatai jarak kecil pada garis dan kurva. Metode sharpening adalah penajaman (sharpen) citra untuk menyoroti detail yang lebih baik dari citra serta memperbaiki detail yang kabur karena error atau efek alami saat pengambilan citra. Adapun rumusan masalah adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana cara menerapkan metode smoothing dan metode sharpening filter pada citra digital sehingga kualitas mutu gambar menjadi lebih baik dengan pengolahan citra. 2. Bagaimana menrancang aplikasi perangkat lunak dengan menerapkan metode smoothing filter dan metode sharpening filter berbasis web. Adapun batasan masalah adalah sebagai berikut : 1. Proses perbaikan citra dilakukan dengan menggunakan metode smoothing filter dan sharpening filtering. 2. Perangkat lunak aplikasi dibangun dengan menggunakan bahasa pemogramman PHP berbasis web. 3. Hanya mendukung format file gambar BMP dan JPEG/JPG. Penelitian tugas akhir ini adalah merancang sebuah perangkat lunak uang berfungsi untuk perbaikan kualitas mutu citra digital dengan metode smoothing filter dan metode sharpening filter dalam pengolahan citra. Dimana fungsi tersebut memiliki persamaan dan berbedaan, untuk melakukan perbaikan gambar pada citra yang mengalami ganguan noise, dan melakukan perbaikan citra yang mengalami keburaman. Hasil penelitian ini berupa sebuah perangkat lunak yang bermanfaat untuk perbaikan pixel pada sebuah citra digital dari gangguan noise, dan meningkatkan kualitas citra digital dengan memanfaatkan filtering mengunakan metode smoothing filter dan metode sharpening filter. 2. METODOLOGI PENELITIAN Pada tahap penelitian ini, yaitu registrasi event seminar berbasis web, dilakukan hal-hal sebagai berikut : a. Metode Observasi Metode ini dilakukan dengan cara penulis melakukan pengamatan terhadap obyek yang akan diteliti. b. Studi Literatur Mempelajari buku referensi yang berkaitan dengan registrasi event seminar. c. Analisis dan Perancangan sistem Menganalisis algoritma - algoritma yang diperlukan untuk dapat menyelesaikan tahapan ini. d. Implementasi/coding Mengimplementasikan kedalam bentuk program komputer. Program yang akan dibangun menggunakan PHP, Web Mobile. 2.1 Analisa Citra (image) merupakan istilah lain untuk gambar sebagai bentuk informasi visual yang memegang peranan penting dalam komponen multimedia. Seiring dengan perkembangan teknologi di bidang komputerisasi, teknologi pengolahan citra (image processing) telah banyak dipakai di berbagai bidang antara lain bidang kedokteran dan bidang industri hiburan. Secara harfiah citrah (image) adalah gambar pada bidang dwimatra (dua dimensi). Citra terdiri dua jenis yaitu citra continu dan citra diskrit. Citra continu dihasilkan dari sistem optik yang menerima sinyal analog. misalnya mata manusia dan kamera analog. Sedangkan citra diskrit dihasilkan melalui proses digitalisasi terhadap citra. Citra diskrit ini disebut dengan citra digital. Sedangkan definisi citra menurut kamus Webster, citra (image) adalah suatu representasi, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek atau benda [1]. 2.2 Pengelolahan Citra Meskipun sebuah citra kaya informasi, namun seringkali citra yang kita miliki mengalami penurunan mutu (kualitas), misalnya mengandung cacat atau derau (noise), warnanya terlalu kontras, kurang tajam, kabur (blurring), dan sebagainya. Tentu saja citra semacam ini menjadi lebih sulit diinterpretasi karena informasi yang disampaikan oleh citra tersebut menjadi berkurang.

3 Pengolahan citra digital adalah sebuah disiplin ilmu yang mempelajari halhal yang berkaitan dengan perbaikan kualitas gambar (peningkatan kontras, transformasi warna, restorasi citra), transformasi gambar (rotasi, translasi, skala, transformasi geometrik), melakukan pemilihan citra ciri (feature image) yang optimal untuk tujuan analisis, melakukan proses penarikan informasi atau deskripsi objek atau pengenalan objek yang terkandung pada citra, melakukan kompresi atau reduksi data untuk tujuan penyimpanan data, transmisi data, dan waktu proses data. Input dari pengolahan citra adalah citra, sedangkan output-nya adalah citra hasil pengolahan[2] 2.3 Pixel Pixel (Picture Element) diartikan sebagai nilai tiap-tiap entri matriks pada bitmap. Rentang nilai-nilai pixel ini di pengaruhi oleh banyak nya warna yang dapat ditampilkan. Jika suatu bitmap dapat menampilkan 256 warna maka nilai-nila pixelnya di batasi 0 hingga 255. Suatu bitmap dianggap mempunyai ketepatan yang tinggi jika dapat menampilkan lebih banyak warna. Untuk bitmap dengan pola yang lebih kompleks dan dimensi yang lebih besar, perbedaan keakuratan dalam memberikan nilai warna akan terlihat lebih jelas. Pixel adalah sampel dari pemandangan yang mengandung itensitas citra yang dinyatakan dalam bilangan bulat. Sebuah citra adalah kumpulan pixel-pixel yang disusun dalam larik dua dimensi Banyaknya pixel pada setiap satuan luas tergantung pada resoluusi yang digunakan. Resolusi adalah bnyaknya pixel dalam setiap satuan panjang yang dinyatakan dalam satuan dpi (dot per inch). Keanekaragaman warna pixel tergantung pada bit depth yang dipakai, bit depth berfungsi sebagai penentu banyak informasi warna yang tersedia untuk ditampilkan dalam setiap pixel [3]. 2.4 Smoothing Smoothing filter digunakan untuk pengaburan (blurring) dan pengurangan noise. Pengaburan biasanya digunakan pada tahap awal pengolahan citra (preprocessing), seperti menghapus detail kecil dari sebuah citra yang objeknya berukuran besar dan menjebatani jarak kecil pada garis dan kurva. Smoothing filters yaitu filter spasial low-pass yang melenyapkan detil halus dari suatu citra. Pengaburan dicapai melalui konvolusi dari seluruh koefisien mask bernilai sama. Blurring ini perataan nilai pixel-pixel tetangga, makin besar ukuran mask maka makin besar efek pengaburan. Operasi pelembutan dapat dilakukan pada ranah spsial maupun pada ranah frekuensi. Padaranah spasial, operasi pelembutan dilakukan dengan mengganti intensitas suatu pixel denganrata-rata dari nilai pixel tersebut dengan nilai pixel-pixel tetangganya[4]. 2.5 Sharpening Filter untuk memperbaiki citra memperjelas citra yang terlalu gelap atau terang dan membersihkan citra yang penuh dengan derau (noise) setiap gambar di perbaiki dengan menganalisa dan melihat image. Filtering adalah suatu proses dimana diambil sebagian sinyal dari tertentu, dan membuang sinyal pada frekwensi yang lain. Filtering pada menggunakan prinsip yang sama, yaitu mengambil fungsi citra pada frekwensi tertentu dan membuang fungsi citra pada frekwensi tertentu. Sharpening (Penajaman) yaitu memperjelas detil suatu citra(menambah kontras) dengan penjumlahan atas citra tepi dengan citra aslinya maka bagian tepi objek akan terlihat berbeda dengan latarnya, sehingga citra terkesan lebih tajam. Tujuan utama dari penajaman (sharpenig) citra adalah untuk menyoroti detail yang baik dari citra serta memperbaiki detail yang kabur karena error atau efek alami saat pengambilan citra[5]. 3. PERANCANGAN SISTEM Analisis sistem merupakan penguraian suatu sistem informasi yang utuh ke dalam bagian komponen-komponennya dengan maksud untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi permasalahan, kesempatan, hambatan yang terjadi, dan kebutuhan yang diharapkan sehingga dapat diusulkan perbaikan untuk membuat sistem yang baru. Langkah pertama dalam membuat sistem baru ini adalah mempelajari sistem yang sedang berjalan pada sebuah organisasi beserta dengan permasalahannya.

4 3.1 Analisa Analisis sistem dapat didefenisikan sebagai penguraian suatu sistem yang utuh ke dalam bagian-bagian komponennya dengan maksud untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi permasalahan-permasalahan, hambatan-hambatan yang terjadi dan kebutuhan-kebutuhan yang diharapkan sehingga dapat diusulkan perbaikanperbaikannya. Peningkatan kualitas citra yang dilakukan adalah dengan mempengaruhi jumlah intensitas warna penyusun citra tersebut. Ada beberapa jenis citra, yaitu citra warna 8 bit, citra warna 16 bit, dan citra warna 24 bit (full color). Dimana keseluruhan jenis citra ini dapat dimanipulasi oleh sistem yang akan dibangun dan setiap hasil citra yang telah dimanipulasi akan disimpan dengan citra format Bitmap (*.bmp) ataupun JPEG (*.jpeg) dengan jenis citra 24 bit. Citra dengan format Bitmap (*.bmp) tersebut sengaja dipilih karena merupakan jenis format citra yang mampu menunjukan kehalusan gradasi bayangan dan warna dari sebuah citra. Gangguan pada citra umumnya berupa variasi intensitas suatu pixel yang tidak berkolerasi dengan pixel-pixel tetanganya. Secara visual, gangguan mudah dilihat oleh mata karena tampak berbeda dengan pixel tetangganya. 3.2 Smoothing Smoothing Filters yaitu filter spasial low-pass yang melenyapkan detil halus dari suatu citra. Pengaburan dicapai melalui konvolusi dari seluruh koefisien mask bernilai sama. Blurring ini perataan nilai pixel-pixel tetangga, makin besar ukuran mask maka makin besar efek pengaburan. Filter ukuran matirks ini punyai nilai 1 disemua pixel, kemudian dikalikan dengan 1/mm. Contoh filter dan contoh pemrosesan dengan filter tersebut : Citra Input matriks dalam penggunaan matriks 4 x 4, dipergunakan dalam itensitas matriks ukuran 3 x 3 pada pengeseran kiri atas, adalah nilai awal matriks Diperoleh dari f (1,1) : 1/9 ( ) = 52 / 9 = 5 Hasil dari pembagian matriks adalah nilai itensitas = 5. Output nilai itensitas dari nilai hasil dari matriks 3 x 3 setelah menghasilkan nilai itensitas baru dari nilai matriks 3 x 3 adalah : 5 proses operator smoothing filters. 3.3 Sharpening Operasi penajaman citra bertujuan memperjelas tepi pada obyek di dalam citra. Karena operasi ini lebih berpengaruh pada penajaman tepi citra maka penajaman citra (image sharpening) disebut juga penapis lolos tinggi (high pass filter). Operasi penajaman dilakukan dengan melewatkan citra pada penapis lolos tinggi. Sehingga diperoleh persamaan 2-23 dan persamaan 3-25 diperoleh : h(x, y) = f (x, y) + (x,1)-{[f(x-1,y) + f (x +1, y) + f (x,y -1) + f (x,y + 1)]} h(x, y) = f (x, y) + (x,1)- {[f(x-1,y) + f (x +1, y) + f (x,y -1) + f (x,y + 1)]} Berdasarkan persamaan ini maka filter untuk operator penajaman citra dititik (x,y) dapat dibuat sebagai berikut : Perumusan Matriks 3 x 3 pembagian nilai dari nilai 9 : 1/

5 Perhitungan matriks dengan perumusan : h(x, y) = f(x, y) * g(x, y) f (1, 1) = (0 4) + (-1 4) + (0 3) + (-1 6) + (4 6) + (-1 5) + (0 5) + (-1 6) + (0 6) f (1, 1) = f (1, 1) = Perancangan Antarmuka Merancang antarmuka merupakan bagian yang paling penting dari merancang sistem. Karena dalam merancang antarmuka harus memenuhi sebuah antarmuka harus sederhana, sebuah antarmuka harus lengkap, dan sebuah antarmuka harus memilki kinerja yang cepat. Gambar 1 Perancangan Sistem 1. Dinding aplikasi menampilkan perancangan aplikasi sistem. 2. Menu, terdiri dari halaman menu utama. 3. Isi, menampilkan menu-menu yang dirancang pada aplikasi sistem. 4. HASIL DAN PENGUJIAN Implementasi adalah hasil rancangan yang menjadi sebuah program aplikasi yang dapat dioperasikan dan mencapai hasil yang sesuai dengan rancangan. Setelah melakukan tahapan analisis dan perancangan maka tindakan selanjutnya adalah pencapaian hasil perangkat lunak yang dibuat. Pengembangan melakukan pemeriksaan pada program baru yang direncanakan, sumber-sumber baru, dan memasukan isi / materi baru ke program yang sudah ada berdasarkan hasil uji coba di lapangan dan pengalaman riset. 4.2 Pengujian Sistem Pengujian sistem program yang dibuat, proses pengujian berfokus pada logika internal software, memastikan bahwa semua pernyataan sudah diuji, dan pada eksternal fungsional dan memastikan bahwa input yang dibatasi akan memberikan hasil aktual yang sesuai dengan hasil yang dibutuhkan. 4.1 Tampilan Menu Pada tampilan menu menampilkan beberapa sub-item menu pilihan yang telah disediakan pada aplikasi pengolahan citra. Adapun beberapa sub-item menu dapat diperlihatkan pada gambar dibawah 2 dibawah ini : Gambar 2 Tampilan Menu Pada tampilan pengujian dinding awal aplikasi menampilkan beberapa menu yang terdapat pada aplikasi pengolahn citra yang terdiri dari menu home, menu profile, menu proses smooth dan menu proses shapen yang memiliki bermacam-macam fungsi yang untuk mengenai sistem aplikasi ini. 4.2 Tampilan Profil Pada tampilan menu menampilkan beberapa sub-item menu pilihan yang telah disediakan pada aplikasi pengolahan citra. Adapun beberapa sub-item menu dapat diperlihatkan pada gambar dibawah 3 dibawah ini : Gambar 3 Tampilan Menu Pada keterangan pengujian halaman profile diatas dapat dijelaskan bahwa aplikasi sistem menu halaman profile menampilkan keterangan berupa data penulis tugas akhir yang terdiri dari nama, npm dan prodi perguruan tinggi.

6 4.3 Tampilan Smoothing Pada tampilan smoothing menampilkan penyaringan filter pada gambar yang telah diproses pada aplikasi pengolahan citra. Terlihat pada gambar dibawah 4 ini: Gambar 4 Tampilan Hasil Smoothing Filter Pada tampilan gambar diatas maka hasil proses citra menampilkan pengolahan terhadap citra yang mengalami gangguan noise. Maka dilakukan perbaikan terhadap citra dengan metode smoothing. Cara kerja proses smoothing dengan membersihkan setiap detail pixel yang mengalami kecacatan yang diakibatkan oleh noise yang tersimpan dalam citra tersebut. Sehingga pada gambar diatas proses kerjanya terlihat pada citra asli yang mengalami ganguan noise, setelah diproses dengan metode smoothing filter hasilnya dapat dilihat pada gambar hasil noise telah hilang dan gambar sedikit lebih lembut dari gambar aslinya. 4.4 Sharpening Pada tampilan sharpenibg menampilkan gambar yang telah diproses pada aplikasi pengolahan citra. Proses filering melakukan penyaringan citra mencapai 100% untuk setiap proses maximum filter yang dilakukan pada citra digital pada gambar 4.8. Pada tampilan gambar diatas gambar asli yang mengalami keburaman (blurring), sehingga citra tidak memiliki kualitas yang baik, karena citra yang asli tidak begitu jelas dilihat oleh mata, sehingga proses mengunakan metode sharpening membuat citra sedikit lebih tajam dan jelas dilihat oleh mata. 5. KESIMPULAN Berikut ini kesimpulan dari Perancangan Aplikasi Pengolahan Citra Digital dengan Menggunakan Metode Smoothing dan Sharpening filter yaitu : 1. Sistem aplikasi ini berfungsi untuk melakukan perbaikan citra oleh gangguan noise, dan pernajaman pada citra yan buram. 2. Penelitian ini telah berhasil membangun aplikasi pengolahan citra digital untuk mengurangi noise pada sebuah citra salt and papper. 3. Aplikasi Pengolahan citra dari hasil operator smoothing untuk perbaikan citra yang mengalami gangguan noise dan sharpening menajamkan citra yang mengalami keburaman. Untuk pengembangan lebih lanjut maka penulis memberikan saran-saran yang dianggap membantu dan berguna di masa yang akan datang. Adapun saran-saran yang akan di usulkan adalah sebagai berikut : 1. Aplikasi ini hanya mampu memproses dan melakukan kemulusan pada citra dengan format JPG, sehingga sangat terbuka untuk penelitian dalam format lain seperti PNG dll. 2. Diharapakan aplikasi ini dapat di kembangkan lebih baik lagi oleh pengguna aplikasi untuk menciptakan sebuah program baru yang lebih baik dan bermanfaat bagi orang banyak dengan menggunakan metode smoothing dan sharpening filter. Gambar 5 Tampilan Hasil Sharpening Filter 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Karnadi, 2011, Pengembangan Aplikasi Digital Image Processing Dengan Microsoft visual basic, Jurusan

7 Teknik Informatika STMIK Bani Saleh Bekasi, diakses pada tanggal 17/09/2015. [2] Putra, Darma Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta : Andi. [3] Ryanto, 2012, Perbaikan Citra Dengan Menggunakan Median Filter Dan Metode Histogram Equalization, Vol. 14 No. 02 ISSN [4] T. Sutoyo Teori Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta : Andi. Semarang : Udinus. [5] Fajar Astuti, 2011, Pengolahan Citra Digital, Yogyakarta : Andi.